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Vortrag
Physik

Johann Mathesius Gymnasium Rochlitz

13 Notenpunkte 2013

Samuel E. ©

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ID# 37964








Gliederung: 1. Was ist Photovoltaik?

1.1 Vorteile der Photovoltaik

1.2. Nachteile der Photovoltai

2. Geschichte der Photovoltaik

3. Funktionsweise und Aufbau einer Solarzelle

4. Anwendungen von Photovoltaik 4.1 Solarbekleidung

4.2 Solarflugzeuge

5. Der "Solarpark Leipziger Land"

- Photovoltaikanlage tritt an Stelle des Kohleabbaus


6. Eigene Meinung






















1. Was ist Photovoltaik

- beschreibt Umwandelung Sonnenenergie - elektrische Energie

- mit Hilfe v. Solarzellen

- Photovoltaik (2 Worte)

- „photo“- Licht

- „voltaik“ abgeleitet v. Wissenschaftler Alessandro Volta

- einer d. Begründer der Elektrotechnik

- Effekt der Photovoltaik stellte Volta 1793 fest

- erster Zeit Solarzellen benutzt um Weltraumsatelliten mit Strom zu versorgen

- Heutzutage Photovoltaik - sehr großem Ausmaß verwendet

- Stromgewinnung in Solarparks; auf Dächern; an Schallschutzwänden usw

- Anwendungsbereich enorm gewachsen



1.1 Vorteile

- gehört zu regenerativen Energien (d.h. "unendlich" da)

- zu ~ gehören u.a. Wasser- + Windenergie

+ Energiegewinnung aus Biomasse

- keine sonstigen Emissionen (d.h. durch Photovoltaikanlagen

z.B. kein Lärm (wie bei Windrädern ) + kein Kohlenstoffdioxid abgegeben

- durch Nutzung der Photovoltaikanlagen: trägt zur CO2 - Minderung bei

- Photovoltaikanlagen meist wartungsfrei

--> keine Wartungskosten


- Solarstromanlagen kann fast jeder auf Dach installieren

- Baugenehmigung nicht notwendig

- Ausnahmen: denkmalgeschützte Gebäude (Photovoltaikanlagen optisches Erscheinungsbild verändern)

- Unabhängiger v. Öl-fördernden Staaten (Lieferung und Preisschwankung)

--> können zukünftige Energiekrisen vermieden werden

- spart Transportkosten wenn Strom v. großen Kraftwerken zu Verbrauchern gelangt

- Bei Transport zum Verbraucher --> Energie verloren

--> nicht mehr der Fall




1.2 Nachteile


- Investitionskosten in Photovoltaikanlage hoch

- kann zu Problemen mit Wechselrichter kommen --> Austausch

- kann zu unerwartet hohen Kosten kommen (Wechselrichter =teuer) - ABER: Wechselrichter v. Markenherstellern laufen ~15 Jahre ohne Probleme

- Leistungsfähigkeit v. Photovoltaikanlage sinken schnell

- nach 20 Jahren ca. 80-95 Prozent ihrer ursprünglichen Leistung

- Aufgrund wetterabhängiger, tagesabhängiger + jahreszeitabhängiger

Sonneneinstrahlung keine stetige Energieversorgung

(ohne zusätzliche Speichertechnologie)


2.Geschichte


- photovoltaische Effekt 1839 von Alexandre Edmond Becquerel entdeckt

- photovoltaische Effekt = physikalisches Phänomen

welches Umwandlung v.Licht --> Elektrizität ermöglicht

- Becquerel entdeckte das Leitfähigkeit ( Erhöhung der Lichtintensität) stärker wird

- 1954: Pearson, Fuller + Chapin Entwicklung erste Solarzelle auf Siliziumbasis

( fand Verwendung i. Industrie.) ; Wirkungsgrad: ~ 6 %

- Einsatz d. Photovoltaik ab 1958: Weltall bei US-Satelliten; später auch auf Erde

- Mitte 20. JH nicht für jeden nutzbar (geringe Stückzahlen+kleinem Wirkungsgrad)

- In 70er Jahren (nach Ölkrise): Entstehung zahlreicher Forschungsstationen

(Beschäftigung mit Entwicklung Solarzelle)

- ständige Weiter- + Neuentwicklungen

- Wirkungsgrad heute: bis 31% (durch Multispektralzellen)


3. Funktionsweise und Aufbau einer Solarzelle

- bei Photovoltaikanlagen entsteht Strom aus Licht

(obwohl kein Teil mechanisch bewegt)

- hauptsächlichste Element: Solarzelle

- fängt Lichtenergie ein + Umwandlung in elektrische Energie

- Funktionsweise d. Solarzelle hier in diesem Video sehen


VIDEO


4. Anwendungen von Photovoltaik

4.1 Solarbekleidung

- Seit 2000: Einarbeitung Dünnschicht Solartechnologien in Bekleidung (Bild 8)

- nicht wie übliche Solarzellen groß + fest sondern flexibel,

waschbar + manchmal aufdruckbar

- Idee hinter dieser Erfindung: heutzutage viele Menschen die elektr. Geräte

(Handy, Mp3 Player) herumtragen

- Mit Entwicklung v. tragbaren Solarzellen --> ersten Solarbekleidungen

- Besitzer immer tragbare Energiequelle bei sich

- Viele Kleidungen haben USB-Steckplatz ( elektr. Geräte direkt

von Kleidung erzeugten Energie laden)

- Außerdem Kleidungen die Energie direkt zu Wärme umwandeln

--> Anwendung in nördl. Klimazonen




- Anfangs nur Einzelstücke produziert (z.B. Kleid aus Solarzellen;

Solar-Bikini; leuchtendes T-Shirt usw.)

- meisten solcher Kreationen v. asiatischen Designern

- meistens kein Anschluss um Energie extern zu nutzen

- dekorativ aussehen + blinken

- Anreiz sehr begrenzt, da Preis hoch

- Außerdem: Solarzellen sollen relativ unauffällig + nicht übertrieben

futuristisch sein

- Trotz Neuerfindung hat Solarkleidung hohes Potential

(um auf Markt festzusetzen)

- Viele zeigen Interesse, sobald preislich erschwinglich + Solarkleidung

erwünschten Nutzen bringt







4.2 Solarflugzeuge

- November 1974 hob 1. solarbetriebene Flugzeug ab

--> NASA-Projekt + große Hoffnung das Solarflugzeuge

großes Anwendungsfeld finden

--> Warum sieht man noch Kerosin betriebene Flugzeuge

am Himmel+keine Solarflugzeuge?

- Entwicklung nicht stehen geblieben --> konzentriert sich auf

militärischen Bereich + regional ausgerichtete Beobachtungseinsätze

- Solarflugzeuge: gut als Drohnen, Segelflieger + andere leichte Flieger

- sollen nur in Luft schweben + keine schnellen Flugmanöver

- kleine Solarflieger sehr lange in großer Höhe bleiben, da keine

schweren Treibstofftanks + keine Passagierlasten



- Solarflugzeuge i. großen Höhen effektiv--> Sonneneinstrahlung nicht

durch Erdatmosphäre gedämpft + keine Abschattung durch  Wolken 

- Einsätze v. staatlicher Seite nehmen zu

- bevor Einsetzung als Passagierflugzeuge --> jahrelange Sicherheitstest absolvieren

- große Hürde + sehr teuer da Messlatte für Sicherheitsvorkehrungen

sehr hoch -> geht um Menschenleben

- weiteres Problem: Wartung der Flugzeuge --> herrscht großer

Mechanikermangel, da hochqualifiziertes Personal kaum gibt












5. Der "Solarpark Leipziger Land"

- Espenhain ca. 30 Kilometer südlich v. Leipzig

- zu DDR- Zeiten wegen Umweltverschmutzung berüchtigt

- Hier steht Symbol für eine der bedeutendsten Energiewenden des neuen Jahrtausends:

- "Solarpark Leipziger Land"

- Hier wird Ãœbergang deutlich von umweltbelastender Stromproduktion

(aus fossilen Brennstoffen) - erneuerbaren Energien

- Stromproduktion aus Sonnenenergie tritt an Stelle für

Braunkohleabbau + Brikettfabriken

- Emissionen ~3.600 Tonnen CO2 jährlich vermieden (laut Geosol)

- Auf Fläche:16 Hektar (ehemaligen Kohlestaubdeponie) steht Anlage

(33.264 Solarmodulen bestehend)


- Module auf Gestellen aus Robinienholz

--> Robinienholz gilt als unverwüstlich+widerstandsfähig gegen Witterung

- Strom an öffentliche Netz eingespeiste

- reicht aus, um ~ 1.800 Haushalte mit Elektrizität zu bereichern

- "Solarpark Lpz Land" war 2004 eines d. größten Solarstromkraftwerke i. Europa

- beachtlichen Leistung: 5 Megawatt hat

- eröffnet neue Dimension der Gewinnung v. Sonnenenergie

laut Bundesumweltminister Jürgen Trittin:

"Wir brauchen diese Entwicklung in die Megawattbereiche, damit

durch die Massenproduktion von Solarzellen Sonnenstrom schneller billiger wird"

- Bundesumweltminister am 8. September 2004 bei Einweihung v. Solarparks










- Anlage steht auf ehemaligen Kohlestauabsetzbecken --> durch 40jährigen

Braunkohleabbau entstanden

- 16 Hektar für Solar-Generatorenfeld genutzt + 2 Hektar von Biotop eingenommen

- Aschestaub ( mehreren Metern Stärke) wurde zur Bewahrung

mit Erdschicht überdeckt + begrünt

- weitere Begrünung = denkbar + vorgesehen

- Flächen unter Modulen werden genutzt

- z.B. durch Schafbeweidung

- Solarpark natürlich auch seinen Preis:

- Projekt „Solarpark Leipziger Land“ ~ 22 Millionen Euro teuer





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